[发明专利]一种基于脆弱水印的对抗样本防御方法

权利要求书

1.一种基于脆弱水印的对抗样本防御方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对于边缘智能设备接收到的图像，使用基于提升小波变幻和半色调技术的嵌入水印算法为图像嵌入脆弱水印；

(2)将嵌入水印图像通过信道传输到服务器；

(3)对服务器的接收图像，使用检测水印算法进行检测，判断图像是否在传输过程中受到攻击算法攻击而变为对抗样本，若为对抗样本则被拒绝处理，反馈给边缘端设备进行重传，若为干净样本则被允许输入处理系统，进行后续处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于脆弱水印的对抗样本防御方法，其特征在于，所述步骤(1)中使用基于提升小波变幻和半色调技术的嵌入水印算法为图像嵌入脆弱水印的具体步骤如下：

(1.1)在宿主图像上应用两级提升小波变换技术生成主摘要，标记为W_pp，并使用斯图基内核来获得宿主图像的半色调版本，生成辅助摘要，标记为W_sp；

(1.2)利用图像摘要获得认证位Auth_bits。

(1.3)使用阿诺德变换对每个块中的图像摘要和认证位进行洗牌和加密；

(1.4)利用最低有效位匹配技术将图像摘要和认证位合并为水印比特并嵌入到图像中。

3.根据权利要求2所述的一种基于脆弱水印的对抗样本防御方法，其特征在于，所述步骤(1.2)中利用图像摘要获得认证位方法具体步骤如下：

将图像分成2×2个非重叠块，作为一个比特进行认证。假设W_pp的每个系数都用C_i，j表示，用k来假定用来表示系数的比特数。对于每个C_i，j，等于1的比特数用Num_i，j表示：

获得标志位Flag_matrix：

为每个块生成认证位：

4.根据权利要求1所述的一种基于脆弱水印的对抗样本防御方法，其特征在于，所述步骤(3)中使用检测水印算法进行检测的具体步骤如下：

(3.1)将带水印的图像分成2×2个非重叠块，并将所有块标记为有效块。接下来，从每个像素的2个最低有效位中提取每个块中提取8个水印比特，标记为Watermark_bits；

(3.2)解密水印比特，并更新Watermark_bits；

(3.3)检测篡改区域，若存在篡改区域则说明水印被破坏，图像被标记为对抗样本。

5.根据权利要求4所述的一种基于脆弱水印的对抗样本防御方法，其特征在于，所述步骤(3.2)中解密水印比特的具体步骤如下：

生成随机序列key₁，由阿诺德变换得到X，Y：

[X，Y]＝ACM(key₁)

生成随机序列key₂，由阿诺德变换和Y得到P_x(i，j)和P_y(i，j)：

[P_x(i，j)，P_y(i，j)]＝ACM(key₃，Y(i，j))

对水印图像的整个块进行处理：

Depermute_bits(i，j)＝Depermute(Watermark_bits，P_x(i，j)，P_y(i，j))

解密水印比特，更新Watermark_bits：

6.根据权利要求4所述的一种基于脆弱水印的对抗样本防御方法，其特征在于，所述步骤(3.3)中检测纂改区域的具体步骤如下：

从Watermark_bits中取出表示辅助摘要的第7位，并通过计算得到Auth_bits。从水印比特中获取表示认证位的第8位，并将其表示为Auth_Exbits。在Auth_bits和Auth_Exbits之间应用异或计算，检测篡改区域Auth_region：